JPS6226172A - 磁力吸着走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は原子力設備や高所あるいは配管、ヘッダ内など
人の近付きがたい物を検査、補修するロボットたる磁力
吸着装置に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 原子力発電所や火力発電所、あるいは化学プラント、各
種タンク、船舶などでは、使用中または定期的に停止し
て機器の保全状態を検査し、もし異状があれば補修を行
わなければならない。

しかしこれら大きな設備にあっては対象位置が高所で広
範囲となるため特別の足場を必要とし不経済で長時間を
要していた。また放射能や作業スペースの関係から遠隔
操作で検査または作業を行うための後述するような種々
の装置が提案されている。

しかしながら、従来のものは、概して大形であるため、
検査や補修作業の対象個所が凹凸の激しい場合や急角度
で変形している場合には使用できない欠点があった。

従来のこの種の磁力吸着自走装置を大別すれば、（イ）
歩行式、（ロ）キャタピラ式、（／υ車輪式になるが、
走行方式では本質的に磁性体の路面から吸着脚を離脱さ
せる際に大きな力すなわちエネルギを消費するとともに
、例えば特開５４−５７７９３〜特開５４−５７７９７
（圧出）や特開５６−１３７１５０　　（大願）では曲
面の走行や凹凸のある場合の峰越えあるいは谷渡りが出
来ない欠点があった０またキャタピラ式でも例えば特開
４７−４０６３５（橋本）や特開４８−１４０９５・１
４０９６　（応用）特開５Ｏ−８８７９４（浦上）特開
５４−５９７９６（山崎）があるが、いずれも小さい半
径の曲面の走行や峰ごえ、谷渡りができない欠点があっ
た。

更に歩行と車輪を組合せたものとして例えば特開５ｌ−
７９４９７（浦上）や特開５４−５９７８９（圧出）が
あるが同様に峰ごえや谷渡りができない欠点があった。

車輪式には例えば特開５４−５９７８３・５９７８４・
５９７９２　（圧出）や５６−１２０９６９　（間材）
あるいＬｔ’１９開５６−７９０６９　（ジエー・エフ
・クラーク）があるが同様に峰ごえや谷渡りができない
欠点があった。

これら峰ごえや谷渡りのできない欠点を排除するため、
特開５４−１３１２０９　（久保田）に示す発明を行っ
た。しかしこの方式では２軸４車輪であるため、車体全
体が大形となり配管や管寄せの内部の小さなスペースへ
の適用ができない。

また最小曲率半径が大きい、更には凹凸面の走行では４
輪中の３輪の接地となるため吸着力および駆動力が低下
する本質的な欠点があった。

更には、４輪車やキャタピラ車の場合には方向変換の際
に吸着面と車輪またはキャタピラとの間にスベリ摩擦が
生じ吸着面に傷をつけ、車輪またはキャタピラを損耗さ
せる欠点があった。

また、従来の永久磁石で吸着する走行車は前記磁性体の
表面へ設定したり、その表面から離脱させる場合、吸着
力をこえる大きな力で支える必要があった。この問題の
解決策として例えば特開５ｌ−８１３９８（太平）に示
すように非磁性のベルト（分離板）をキャタピラに巻く
方式を提案しているが、この方式では走行車を磁性体へ
吸着または離脱させるたびごとに前記非磁性ベルトを持
ち運ばなければならない不便と、ベルトを人力により取
付、取外ししなければならない欠点があった。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、小
形軽量で機動性、汎用性に優れた磁力吸着走行装置を提
供することにある。

く手段の概要〉 本発明は車体の左右へ各１個、計２個のみの主車輪とす
ることにより、前記磁性体の表面の曲率や凹凸に関係な
く全ての車輪が接地し、十分な吸着力が得られるととも
に車輪が２個だけのため左右車輪の回転速度を変えたり
回転方向を変えることにより極めて自在に方向転換を行
うことができるものであり、更には車輪が２個だけのた
めあらゆる立体面へ吸着でき峰ごえ。

谷渡りも可能としたものである。

〈実施例１〉 本発明を適用した全体的な一実施例を第３図に示す。

本発明にか＼る磁力吸着走行装置（以下単に走行車又は
磁力吸着走行車と称す）１は、加工用の工具あるいは検
査用器具を塔載してケーブル２１により遠隔制御監視記
録装置２３に接続されていて、磁性体の内面あるいは外
面に吸着しながら遠隔操作により目的位置まで走行し、
遠隔操作により目的とする加工作業あるいは検査作業を
行い、目的地点や作業の状況および検査データは信号と
して監視記録装置へ伝送するように構成する。

容器や配管の内面の加工あるいは検査を行う場合には走
行車は内径が４００　　程度のマンホール３３あるいは
内径が１００　　程度の検査穴３４（インスペクション
ホールあるいはハンドホール）から内部へ挿入される。

第４図は本発明にか＼る磁力吸着走行車を使用する場合
に関連する装置全体の構成を統系的に示す。

走行車１は磁気車輪３とそれを駆動する原動機としての
電動機７と補助脚８と車体２からなり、この車体内には
工具あるいは検査器具１１とカメラ１２および照明灯１
３が収納されている。なお原動機としては防爆の点より
液圧、圧力空気等により駆動される液圧モーター等を使
用することができる。走行車１はテーブル２１により、
これらの装置を遠隔操作し状況を標示、監視。

記録するための遠隔制御ユニット２３に接続されている
。

遠隔制御ユニット２３は指命を行うためのキーボード２
４とキーボードからの指命により各構成機器へ作業を関
連して指示するとともに各機器から信号を受信して標示
の判定・警報・記録し更には自動的に各機器の動作を総
括的に制御する計算機２５と走行車１の駆動機構を左右
個別に制御する走行制御機２６と走行車内の加工用工具
あるいは検査用器具１１の動作を制御し、加工あるいは
検査のデータを中継する加工・検査制御器２７とＴＶカ
メラ１２の焦点・倍率・方向・明暗および照明１３を調
節しＴＶカメラからの画像信号を中継するＴＶカメラ制
御器２８とＴＶカメラ１２からの画像情報および加工・
検査器具１１からの情報あるいは走行距離や姿勢など走
行車ｌからの情報を標示するモニタ・デスルイ２９と前
記情報を記録するレコーダ３０とにより構成されている
。

第１図及び第２図は本発明にか＼る磁力吸着走行車につ
いての１実施例を示す。

走行車１は概ね円筒形の車体２と前記車体の左右に各々
１個取付けた磁気車輪３と前記磁気車輪を駆動する電動
機７と前記磁気車輪３の外径の外側まで突出していて車
体の姿勢を保持するための補助脚８とにより基本的に構
成されている。

このように車輪３が２個のみであるため、吸着すべき磁
性体１の表面の形状すなわち曲率や凹凸のいかんにかか
わらず全ての車輪が接地し垂直面や天井面の走行時にも
大きな吸着力が確保されるのである。更に車輪３が２個
のみであるため左右車輪の回転速度を変えたり回転方向
を変えることにより極めて自在に方向転換ができる走行
車を得ることができるのである。

また容器や配管に設けられる検査穴は一般に内径が１０
０　　程度の丸穴であるが、本発明による走行車は全体
として円筒形であるため、これら容器や配管の内部作業
に最も適するものである０磁気車輪３は板厚方向を磁力
線方向として着磁した永久磁石である円板磁石４と前記
円板磁石の両側に高透磁性である純鉄やけい索漠などを
素材とし円板磁石４よりもわずかに外径の大きい透磁性
円板５が取付けられ、更に円板磁石４の外周には接地面
での摩擦力を増大し、円板磁石への鉄くずなどの吸着を
防止するため例えばゴム製のタイヤ６が取付けられてい
る。

補助脚８には補助脚の出し入れ装置９が取付けられ、補
助脚８の先端には補助脚と磁性体との間の走行時の摩擦
抵抗を低減するための補助車輪１０が取付けられている
。補助車輪１０は起動・停止および変速時に磁性体から
離れてしまうことを防止して走行安定性を高めるために
永久磁石による磁気車輪が好適である。

加工用の工具あるいは検査用の器具１１は、走行中には
車体２の内部に収納されているが、これを使用して加工
あるいは検査作業を行う場合には、車体２の下面に設け
た穴から、器具１１の必要とする部分が車体外へ推進し
て磁性体３１の表面へ接近して目的とする作業を行うよ
うに構成されている。

第５図および第６図は、立体的に構成された磁性体の路
面を本発明による走行車が走行する状況を示す。

本発明の走行車は主車輪３が２個のみであるため峰ある
いは水平から垂直に急変するような出隅（でずみ）でも
２個の車輪３が全て必ず路面に接しており安定して乗り
こえることが出来る。

また谷あるいは水平から垂直に急変するような入隅（い
りすみ）では、磁気車輪３は走行して来た路面とこれか
ら走行すべき路面との２面に吸着されるが、車輪３の円
方向に配列した２組の補助脚８を車輪３の外側へ突出す
ことにより車輪は離脱させたい側の磁性体路面から離れ
吸着力は第７図のように減少して離脱し何ら困難なく走
行することが出来る。

〈実施例２〉 第８図は本発明の第２実施例を示すもので内径の小さな
配管や容器の内壁や構造物の谷の部分に吸着して走行す
る状態を示す。

磁気車輪３と電動機７と補助脚８とよりなる駆動部分を
車体２ヘピンで結合することにより車体２の左右方向の
軸と車輪５の軸の方向とが相対的に変位できるようにし
たものである。

この結果車輪３は磁性体３１の路面の方向に完全に適応
し十分な吸着力と路面との間の十分な摩擦力が得られる
。

また第９図は同じ構成で小径の管の外側あるいは構造物
の峰の部分に吸着して走行する状態を示す。

第１０図は本発明の更に他の実施例を示すものであり電
動機７および補助脚８は車体２に取付けられている。電
動機７からの駆動力は減速装置１５．電磁クラッチ１６
．電磁ブレーキ１７および球面継手１８を経て磁気車輪
３に伝達される。

この構成は車体の重さを球面継手１８により車輪の中心
へ負荷しているので車輪は接地面で磁性体３１の表面形
状により良く適応する。

〈実施例３〉 更にこの図面には車輪カバー１９と車輪カバーの出入装
置が示されているがこれは目的としない磁性体へ吸着す
ることを防止する役目をになうと共に第１１図に示すよ
うにガードの始端または終端あるいはその両者を車輪に
接近させて配置し、周方向へ進むに従い次第にガードの
外周が車輪の外周から離れる曲面としている。

これは車体２を磁性体の路面に沿って人力などの外力で
回転させることにより磁気車輪を容易に磁性体の路面か
ら離すためのものであり、この距離を広げることにより
第７図に示すように吸着力は減少するので、走行車を容
易に磁性体へ着脱することが可能となるのである。

〈発明の効果〉 本発明を実施することにより従来技術では不可能であっ
た下記のことが可能になった。

（１）従来考案されていなかった磁力吸着２輪走行車で
あるため磁性体路面の曲率や凹凸に関係なく全ての車輪
が接地して走行できる。

（２）同じく２輪であるため方向転換が自在である、す
なわちその場での３６０の方向転換でさえもタイヤのす
べり無しでできる。

（３）同じく２輪であるため床面、垂直壁面、天井面、
急傾斜面、オーバーハングはもちろんのこと、峰越え、
谷渡りもできる。

（４）同じく２輪で全体が円筒形であるためマンホール
・ハンドホールから入れやすい。

（５）−出し入れ可能な車輪ガード付なので不要なもの
には吸着せず、更に偏心ガードとしたため少い人力で着
脱ができる。

（６）従来のこの種のロボットは専用機であったが、加
工・検査器具用スペースを車体内へ広くとったので種々
の器具を変換して取付けられる汎用機として使用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す装置の斜視測、第２
図は部分切り欠きをした本発明にか＼る走行車の正面図
、第３図は装置の使用状態を示す模式の断面図、第４図
は本発明にか！る装置の制御系統を示す図面、第５図、
第６図は本発明にか＼る磁力吸着走行車の走行状態を示
す立体通路の断面図、第７図は車輪から路面までの距離
と吸着力の関係を示す線図、第８図。 第９図、第１０図は本発明の磁力吸着走行車の他の実施
例を示す正面図、第１１図は本発明の磁力吸着走行車を
磁性体表面へ吸着または離脱させる要領を示す説明図で
ある。 １・・・・・・磁力吸着走行車（走行車）２・・・・・
・車体　　４・・・・・・円板磁石５・・・・・・非磁
性の円板　　７・・・・・・電動機８・・・・・・補助
脚　　１０・・・・・・補助車輪第１図 第２図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性体へ磁力で吸着し走行する装置において、作業
   装置を収容する車体と、この車体の左右に装着される磁
   気車輪と、該磁気車輪を駆動する原動機と、その端部を
   前記磁気車輪の外周外に突出して設けた一以上の補助脚
   とよりなることを特徴とする磁力吸着走行装置。 ２、前記補助脚の端部に補助車輪として磁気車輪を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁力吸
   着走行装置。 ３、磁気車輪と補助脚とよりなる駆動部を車体とピン接
   続をし、駆動部の車軸軸心を左右相互に独立に変更可能
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の磁力吸着走行装置。 ４、磁気車輪と補助脚とよりなる駆動部を車体とを球面
   継手で接続することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の磁力吸着走行装置。 ５、磁気車輪を駆動する原動機を電動機とし、駆動力伝
   達系に電磁クラッチを設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の磁力吸着
   走行装置。 ６、前記磁気車輪の外周より僅かに径大の非磁性円板を
   磁気車輪に装着したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の磁力吸着走行装置
   。 ７、前記磁気輪の外周に沿いかつその外周の一部を覆い
   非磁性の覆部材を設け、磁気車輪を磁性体の走行面より
   離脱容易にするよう構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の磁力吸着
   走行装置。